时差定位原理图
D R3 A
L
C R1
R2
B
LD-II型雷电定位系统简介
LD-II型雷电定位系统是定向时差综合定位系统 。它以测量雷击甚低频（VLF）电磁脉冲到达 不同站点雷电定位仪的时间差作为定位基础， 可以精确地定出闪电发生的地理位置。系统由 多个雷电定位仪、一个数据处理中心站、若干 显示终端和通信网络组成。图1.4为雷电监测定 位系统的组成框图。目前我省有29个子站构成 雷电定位监测网络，通过省局通信网络与中心 处理机进行连接。WEB服务器、数据库服务器 和定位处理机放在省局信息中心机房用来处理 、存储和发布雷电信息。图形工作站放在省气 象台用来对雷电状况进行监控和预报。
电源适 配 器 5V 电源线 接口板
N P5110模 块 （ m oxa卡 ）
隔离盒室 内端 信号线
隔离盒 室外端
电 源 盒
R J4 5 接 口
LD-II雷电定位仪从结构上可以分为室内和室 外两部分。室内部分主要由电源、NP5110模 块和室内隔离盒组成。其中NP5110模块装在 电源箱门的背面。室内隔离盒一般放在电源 箱内与NP5110模块的串口相连，可以通过串 口线找到它的位置。 室外部分由电子盒、电源盒、天线以及室外 隔离盒组成。
闪电定位系统简介
前言：闪电灾害
• 1989年8月12日上午9时55分，山东黄岛油库5号罐遭雷击起火， 引爆了1至4号罐，大火共燃烧了104个小时，19人死亡，78人受 伤，烧耗原油3.6万吨，直接经济损失3540万元，间接经济损失 8500万元。
2000年6月22日下午15时左右，武汉航空公司一架从湖北恩施 至武汉的运七型客机，在郊区遭遇雷雨天气坠毁，机上38名乘客以 及4名机组成员无一生还。
高精度净化电源
净化电源控制器
开关
防雷器
对市电输入能起到一个很好的净化作用，最低限度减小由于 市电的波动而造成的对室外采集系统所造成的影响，同时配 有防雷器，起到对电网的防雷作用。
谢
谢！
串口隔离器相同。室内模
块再将其转换为串口数据
传输到NP511模块。
NP5110模块
RJ45接头， 接Hub 九座RS232 串口接头， 连接室内隔 离盒
它的作用是将室外中央处理系统所采集的雷电数据以及精确的时 间信息从串口数据转化成TCP/IP数据包，这样中心站通过VPN网 络就可以及时获得子站的数据，其实质性原理就是将子站整个系 统当作中心站服务器上的一个虚拟的串口。它需要一个固定的IP 地址，不要随意更改。
云地闪回击
后续回击
一、雷电定位系统简介
当前国际上主要应用的雷电定位系统主要 有两种: 磁方向探测系统(DF) 时差法定位系统(TOA)
磁方向探测系统
时差法定位系统(TOA)
定位原理
设有三个接收机R1、R2、R3按图1.3所示布成一个 接收网，R1、R2、R3均被同步在同一时间系统上，即 三个接收机的时间相同。t0时刻，在L处发生了一个雷 击，该雷击所辐射的电磁脉冲信号至各站时的时刻分 别为t1、t2、t3，则： t2-t1 = (t2-t0)-(t1-t0) =（R2L-R1L）/C 其中C为光速，R2L-R1L为R1，R2两站到雷击点的距离 差。若测得t2－t1，则雷击点也必然位于以R1，R2为 焦点，到两点距离差为恒定值（R2L-R1L）的一条双曲 线AB上。同样，对于R3、R2来说也可以通过测量t3－ t2而得到另外一条相对应的双曲线CD。AB与CD的交 点就必然是雷击发生的位置。这样就把一个定位问题 变成了测量信号到达不同接收站的时间问题。
LD-II雷电监测定位系统组成框图
探测原理
当雷击发生时，其巨大的瞬间回击电流会产生一 个很强的电磁脉冲辐射，它以光速向四周传播，雷 电定位仪的正交天线接收到雷击电磁脉冲的甚低频 （very low frequency )信号，并以信号的峰点位置作 为信号到达时刻的参考点，记录下电磁脉冲到达该 接收点的时间，定位仪的正交磁场天线接收的磁场 信号经电路处理后得到磁场的东西和南北分量Bew 和Bns，用于场强计算，由所接收到的信号场强和 脉冲电磁波传播的规律还可以推算出雷击电流的大 小和极性。
典型雷雨云
闪电的分类
• 云地闪 正闪 负闪 • 云闪（云内、云气、云云） • 球闪（地滚雷） • 诱发闪电 • 鬼火（闪电对电离层）
闪电电磁辐射及传播示意图
VLF/LF以地波、地电离层中的天波传播，传播距离较远 VHF以射线方式传播、受地球曲率控制，传播距离较近
接收点闪电电磁脉冲波形图
云间放电
2001年5月8日，广东惠阳市秋长镇 一间工厂遭雷击爆炸起火，死亡三 人，伤八人。深圳气象局雷电定位 网为这次灾害提供了精确的雷电定 位数据
一、什么是闪电？
定义：闪电是一种自然现象，是云与云， 云与地以及云体内各部位之间的强 烈放电现象。
过程：对流云在大气中摩擦产生电荷，不同部位 聚集着不同符号的电荷，当电荷积累到一定程度 时，就在云团之间、不同云团之间以及云团与地 面之间产生很强的电场。当电场强度超过大气电 离的临界电场强度（空气30Kv/cm，10Kv/cm）， 就使云内外的大气层击穿而产生瞬时强火花放电， 这就是闪电。 闪电对地的放电过程可分为先导放电和主放 电两个阶段。先导放电是雷云与大地间的局部电 场强度超过临界场强，局部放电通道自雷云边缘 向大地发展。在先导接近地面的一刹那，大气强 烈电离形成高导电率的等离子体通道，使先导通 道及云中电荷与大地电荷迅速中和，这就是主放 电过程。
电源箱
室外部分由天线、模拟信 道板ACB(Analog channel Board)、波形鉴别板 WDB(Wave Discrimination Board)、CPU板(Central Processor Unit)、GPS接收 机（Global Positioning System）、高稳定恒温晶 振、电源等几部分组成。
外观图
GPS天线
电场天线
正交磁场天线
电子盒
10M恒温晶振
内部带有温度自我调节装置，能稳定输出频率为10M的方波 信号，这样，系统在理论上的时间分辨率为10-7秒，所以，整
个系统在理论上的空间定位误差为300米
室内外串口隔离模块
室外模块作用是将室外中 央处理系统所采集到的数 据通过串口接收时进行有 效的隔离，原理和遥测站
定位系统数据流示意图
监测网络构成
站点1 站点2 …………… 站点3
VPN网络
省台中心站
完成对子站数据采集，状态监测和 产品数据web发布等。
子站硬件构成
电源箱
交 流 220V 精密稳压电源
室 内 部 分
室 外 部 分
G PS 天线 电磁场天 线
电子盒 空气开关 电源避雷器
10M 恒温 晶振
电源适电源
电磁场天线
晶振
GPS天线
模拟信道板 CPU GPS 接收机
波形鉴别板 隔离盒室 外部分 输出
接口板
ACB板对天线接收到的雷击信号进行放 大，滤波和峰值保持等处理，通过 WDB的波形鉴别后，如确认为雷击信 号，就向CPU发出采样命令，CPU即对 信号采样，并记录下信号到达的精确时 间(标准时间由GPS接收机和高精度晶体 振荡器提供)，并将各定位仪接收的雷 电数据送到中心站进行定位计算。